TW201733839A

TW201733839A - 動力車輪及包含該動力車輪的自行車

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Publication number: TW201733839A
Application number: TW106107390A
Authority: TW
Inventors: 冶陳
Original assignee: 福斯特資產有限公司
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2017-10-01
Also published as: CN107176258A; EP3216686A1; US20170259663A1

Abstract

一種車輪輪轂，能夠連接到車輪的輪軸，以使車輪輪轂能夠圍繞輪軸旋轉。車輪輪轂包括：適於可旋轉地支撑在輪軸上的外殼；包括定子和轉子的電機；以及電池模組。定子適於固定地連接到輪軸。轉子透過傳動機構連接到外殼。電池模組和電機均位於外殼裡面，而電池模組置於電機外面。由於電池單元在車輪輪轂內位於電機外面，因此給安裝在動力車輪內的電池單元的數量提供了極大的靈活性。

Description

動力車輪及包含該動力車輪的自行車

本發明是有關於一種車輛車輪，且特別是有關於一種能夠自行推進，並且適於安裝在自行車、三輪車及四輪車輛上。

許多現代自行車和輕型車輛設計成利用電力驅動車輪前進，作為人力腳踏結構的替代或補充。典型的電動自行車的特徵為安裝在自行車上的電機，該電機或者直接連接到車輪軸或者透過類似帶或鏈條的傳動機構連接到車輪軸。為使電機正常工作，還可以在自行車上安裝可充電電池和控制器，並將該可充電電池和控制器連接到電機以便與電機合作使用。

然而，許多傳統的電動自行車（或者稱為E-Bike）需要配置與電機模組分開的電池模組，並且電池模組需要固定在自行車車架上的某處。另外，電動自行車的控制器也製成為固定在自行車車架上的另一位置上的單獨模組。這種設計不利地增加了自行車結構的設計複雜度，因為自行車車架上的一些空間必須留作安裝電池和控制器，而且還會消極地影響自行車的人體工程學設計，因為這些獨立的模組可能會妨礙使用者的腳踏運動。另外，由於車架可能會與需要安裝以驅動車輪的這些單獨模組不適配，這給使用者將傳統自行車變換成電動自行車提出了挑戰。

鑒於上述背景，本發明一個目的是提供一種替代的電動自行車及其車輪模組，其能夠解决或至少部分緩解上述技術問題。

上述目的透過組合獨立申請專利範圍的特徵來實現。附屬申請專利範圍則公開了本發明的進一步有利的實施方式。

本領域技術人員將從下面的說明書得出本發明的其它目的。因此，前面聲明的目的並不詳盡的，而僅是用於說明本發明的許多目的中的一部分。

因此，本發明的一個方面為一種車輪輪轂，其能夠連接到車輪的輪軸，以使車輪輪轂能夠圍繞輪軸旋轉。車輪輪轂包括：適於可旋轉地支撑在輪軸上的外殼；包括定子和轉子的電機；以及電池模組。定子適於固定地連接到輪軸。轉子透過傳動機構連接到外殼。電池模組和電機均位於外殼裡面，而電池模組置於電機外面。

優選地，電機的轉子和定子布置成當車輪輪轂支撑在輪軸上時與輪軸圍繞中心軸線同軸。位於外殼的內部空間中的電池模組從中心軸線沿徑向位於轉子和定子的外面。

更優選地，內部空間為圓周形狀。

在本發明的一種示例性實施方式中，電池模組更包括在內部空間中均勻分布的多個電池單元。

在一種實施方式中，每個電池單元均為縱向形狀。至少一部分電池單元以其縱向平行於中心軸線的方式配置。

在另一種實施方式中，電池模組包括沿徑向彼此堆疊的兩排或更多排電池單元。

在本發明的另一種示例性實施方式中，兩個或更多個電池單元透過一個或更多個導電片電性連接在一起。

在一種變化中，電池模組固定地連接到電機的殼體，從而電池模組不能相對於輪軸旋轉。

根據本發明的又一種示例性實施方式，傳動機構更包括齒輪减速模組。

優選地，齒輪减速模組為行星齒輪系統。該行星齒輪系統的輸入端連接到電機的輸出軸，該行星齒輪系統的輸出端連接到外殼。

根據本發明的又一種示例性實施方式，傳動機構更包括單向離合器。該單向離合器的輸入端連接到電機的輸出軸；該單向離合器的輸出端連接到外殼。

優選地，單向離合器包括飛輪。

在一種變化中，車輪輪轂更包括容納在外殼內並連接到電機的控制器。該控制器還適於連接到外部設備。

在另一種變化中，車輪輪轂更包括固定地連接到外殼的鏈輪齒。該鏈輪齒適於連接到外部鏈條並由外部鏈條驅動。

根據本發明的另一方面，公開了一種動力車輪，其適於連接到車輛車架。動力車輪包括：輪軸，該輪軸用於將動力車輪連接到車輛車架；車輪輪轂，該車輪輪轂連接到輪軸，以使車輪輪轂能夠圍繞輪軸旋轉；以及輪圈，該輪圈固定地連接到車輪輪轂的外殼。車輪輪轂更包括：適於可旋轉地支撑在輪軸上的外殼；包括定子和轉子的電機，定子適於固定地連接到輪軸；以及電池模組。轉子透過傳動機構連接到外殼。電池模組和電機均位於外殼裡面。電池模組置於電機外面。

優選地，動力車輪更包括多個輻條，車輪輪轂的外殼透過多個輻條連接到輪圈。

根據本發明的又一方面，公開了一種自行車，其包括車架和可旋轉地連接到車架的至少一個動力車輪。動力車輪包括：輪軸，該輪軸用於將動力車輪連接到車輛車架；車輪輪轂，該車輪輪轂連接到輪軸，以使車輪輪轂能夠圍繞輪軸旋轉；以及輪圈，該輪圈固定地連接到車輪輪轂的外殼。車輪輪轂更包括：適於可旋轉地支撑在輪軸上的外殼；包括定子和轉子的電機，定子適於固定地連接到輪軸；以及電池模組。轉子透過傳動機構連接到外殼。電池模組和電機均位於外殼裡面。電池模組置於電機外面。

優選地，自行車更包括連接到車架的車把手以及安裝在車把手上的顯示面板。動力車輪更包括容納在外殼內並連接到電機的控制器。該控制器進一步電性連接到顯示面板。

在一種變化中，控制器透過電線連接到顯示面板。

在另一種變化中，控制器透過無線通信設備連接到顯示面板。

本發明具有許多優點。首先，可以看出根據本發明的動力車輪是單獨的一體的部件，因為車輪自推進所必需的所有重要構件都容納在動力車輪的外殼內。這些構件包括電機、電池模組、控制器、以及齒輪减速模組。換句話說，一旦動力車輪安裝到獨輪車、自行車、三輪車或四輪車輛上，動力車輪無需龐大的外部構件或裝置來發揮作用。透過這種方式，動力車輪能夠容易地配置成替代自行車中的現有自行車車輪，從而將自行車變換成電動自行車。根據使用者的偏好，可以用根據本發明的動力車輪替代上述車輛的一個或多個車輪，以實現多輪驅動或全輪驅動。

另外，本發明介紹了電池模組配置，其中電池單元容納在動力車輪外殼的內部空間中且位於電機的外面。因此電池單元不置於電機的任何部分裡面，而是位於沿動力車輪的徑向比電機更遠離的位置。這種配置不僅允許大量的電池單元應用於動力車輪，因而增加了電動自行車的動力和續航能力，而且意味著能夠根據需要例如透過增加外殼的尺寸來改變電池單元的數量。動力車輪中用於存儲電池單元的可用空間僅依賴於整個動力車輪的直徑。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在所附的申請專利範圍以及本發明的先前描述中，除上下文另有要求，否則由於表達語言或必要的含義，詞語「包括」或其變形是用作包容的意思，即明確存在特徵，但不排除在本發明的各種實施方式中存在或添加其他特徵。

如這裡以及申請專利範圍中所使用的，除非另有說明，「連結」或「連接」是指透過一個或多個電氣機構直接或間接電連結或電性連接。

術語例如「水平」、「垂直」、「向上」、「向下」、「上面」、「下面」以及這裡所使用的類似術語是為了以其正常使用的方位描述本發明，而不是將本發明限制為任何特定的方位。

圖1顯示了根據本發明第一實施方式的動力車輪50，其包括車輪輪胎1、輪圈2、車輪輪轂3、以及多個輻條4。車輪輪轂3透過多個輻條4連接到輪圈2，從而當車輪輪轂3透過機械力驅動移動時輪圈2和車輪輪轂3一起旋轉。為了能夠旋轉，車輪輪轂3以及輪圈2依次可旋轉地支撑在輪軸10（將在下文詳細地描述）上。如本領域技術人員所理解的，輪胎1覆蓋輪圈2的外表面，以保護輪圈並提供更好的車輛性能。本實施方式中的動力車輪50製成典型的自行車車輪的尺寸，從而透過將輪軸10簡單地連接到車架或更具體地自行車車架的勾爪（未示出），動力車輪50能夠用於替換現有自行車上的常規自行車車輪。

現在參照圖2，車輪輪轂的外殼由第一蓋6、第二蓋7以及外殼主體5限定。動力車輪的自推進操作所必需的所有構件都容納在外殼內。第一蓋6、第二蓋7以及外殼主體5透過多個螺釘23連接在一起。車輪輪轂外殼如上所述可旋轉地支撑在輪軸10上。由第一蓋6和第二蓋7分開最遠的部分之間的距離限定的外殼的寬度大於車輪輪胎1的寬度。外殼寬度如此確定是為了外殼能夠容納電機及其傳動機構。在輪軸10的一端配置有鏈輪齒30，鏈輪齒30固定到第二蓋並可與第二蓋一起旋轉。如本領域技術人員所理解的，鏈輪齒30能夠與自行車的鏈條（未示出）嚙合。鄰近輪軸10的另一端，電線31延伸出第一蓋6之外。電線31的一端連接到動力車輪輪轂中的控制器（將在下文更詳細地描述），另一端能夠連接到外部設備例如顯示面板或控制按鈕。

現在參照圖3，其中顯示了動力車輪輪轂的具體結構。車輪輪轂的外殼透過一個以上的軸承可旋轉地支撑在輪軸10上。具體地，第一蓋6透過第一軸承8連結到輪軸10。位於另一側的第二蓋7透過螺釘25連接到連接法蘭24。連接法蘭24進一步配置有軸承9以連接到輪軸10。因此連接法蘭24使得第二蓋7可旋轉地支撑在輪軸10上。軸承8和9一起將整個車輪輪轂支撑在輪軸10上，自行車的整個或部分重量進而支撑在動力車輪上。

輪軸10的兩個端部53成形為具有扁平的橫截面，換句話說這兩個端部53的橫截面為沿一個正交方向的尺寸與沿另一正交方向的尺寸不同。與輪軸端部53的這種扁平橫截面形狀相對應的，兩個鈎狀墊圈18配置成分別透過鈎狀墊圈18上形成的扁平開口54套在輪軸10的兩個端部53上。開口54的形狀也是扁平的，因此與輪軸端部53的橫截面形狀相對應。因而，由於扁平的輪軸端部53和鈎狀墊圈18可防止輪軸10相對於鈎狀墊圈18旋轉。如本領域技術人員所理解的，鈎狀墊圈18用於將輪軸和動力車輪安裝到自行車車架的勾爪（未示出）。

電機11配置在輪軸10上同時位於車輪輪轂的外殼內。電機11包括中空軸12，輪軸10穿過該中空軸12。由於軸12兩端上的軸承14和15，軸12可相對於輪軸10旋轉。軸承14將軸12支撑在第一電機蓋16上，軸承15將軸12支撑在第二電機蓋17上。另外，第二電機蓋17具有與輪軸10上的對應凹槽部分（未示出）相配合的平鍵29，以使電機11作為整體牢固地連接到輪軸10並且相對於輪軸10不可旋轉。電機11進一步包括定子42和轉子40，定子42和轉子40與電機軸12、事實上是與輪軸10圍繞中心軸線43同軸。定子42圍繞轉子40，即公知的「外定子內轉子」的電機配置。轉子40固定地連結到軸12，所以二者同時旋轉。定子42在其沿中心軸線43的兩端上固定到第一電機蓋16和第二電機蓋17。

動力車輪輪轂進一步包括傳動機構，該傳動機構包括齒輪减速模組和單向離合器。如圖3中所示，軸12的一端連接有多個行星齒輪19和環形齒輪20，此處環形齒輪20固定到電機11的第一電機蓋16。環形齒輪20允許內圓周與環形齒輪20嚙合的行星齒輪19轉動。多個行星齒輪19進一步連接到輸出承載架22以及固定到軸12的齒輪13。輸出承載架22提供齒輪减速模組的輸出驅動力。當軸12旋轉時，行星齒輪19被驅動沿環形齒輪20的內圓周轉動，這使得輸出承載架22以低於軸12的角速度旋轉。

另外，齒輪减速模組連接到單向離合器，因此儘管來自齒輪减速模組的輸出驅動力可以透過單向離合器驅動動力車輪，但是動力車輪的旋轉不會反向地使齒輪减速模組被動地旋轉。具體地，單向離合器包括透過連接法蘭24和多個螺栓25固定地連接到電機11的第二電機蓋17的飛輪23。飛輪23同時連結到輸出承載架22和外殼主體5。典型地，這種飛輪23包括圖中未顯示的從動件（例如棘齒）和驅動部件（例如環形齒輪）。從動件連接到外殼主體5，驅動部件連接到輸出承載架22。如本領域技術人員所理解的，從動件將由驅動部件驅動，以僅當驅動部件的旋轉速度大於從動件的旋轉速度時進行旋轉。相反地，當從動件以大於驅動部件的速度旋轉時，從動件在驅動部件上面滑動且不會使驅動部件旋轉。

在軸12的另一端，配置有電性連接到電機11和電池模組（將在下文更詳細地描述）的控制器28。配置控制器28用於控制電機操作。控制器28從上面提到的電線31接收外部命令信號。而且，電線31從控制器28向外部設備例如顯示面板傳輸包括參數和操作狀態的各種數據。

圖3中還顯示了動力車輪50的電池模組，該電池模組包括安裝在動力車輪輪轂內的多個電池單元32。電池模組固定地連接到電機11，因而電池模組相對於輪軸10不可旋轉。電池單元32透過電池支撑33固定到動力車輪輪轂外殼，而該電池支撑33透過螺栓27固定到電機11的第二電機蓋17。圖4顯示了電池模組的具體細節。電池支撑33為配置在電機11外面且與輪軸10和軸12同軸的圓形部件，輪軸10和軸12都共享相同的中心軸線43（見圖3）。動力車輪輪轂中有兩個電池支撑33，並且這兩個電池支撑配置成彼此平行。

電池單元32置於由外殼主體5的內圓周形成的周向內部空間和電機11之間。電池單元32和電池支撑33從中心軸線43沿徑向比包括電機定子42和轉子40的電機11更遠離電機軸12。因此，電池單元32和電池支撑33在電機11外面，從而沒有一個電池單元32置於由電機11限定的空間裡面。

電池單元32在周向內部空間中布置成兩排，並且沿360°圓周方向均勻分布。如圖4所示，一排電池單元32沿徑向置於另一排電池單元32外面。換句話說，一排電池單元32沿徑向堆疊在另一排電池單元32上。但是，每一排中的電池單元32的數量是相同的。每個電池單元32成縱向形狀，並且電池單元32以其縱向方向平行於軸12的方式配置。在電池模組中，多個鄰近的電池單元32透過導電片34，35互相連接。導電片34，35由金屬製成。如圖4所示，每個短的導電片35將四個電池單元32連接在一起，相比之下每個長的導電片34將八個電池單元32連接在一起。

現在參照圖5a和圖5b。電池單元32之間的電性連接用短的導電片35和長的導電片34的圖示表示。圖5a顯示了沿一個方向看電池模組的視圖，圖5b顯示了沿相反方向的視圖。透過單個導電片34，35連接的電池單元形成電池部件。對於透過短的導電片35連接的四個電池單元32來說，四個電池單元32的正極透過短的導電片35連接，該短的導電片35提供總的負輸出作為電池部件的負極，如圖5a中所示。同樣地，這四個電池單元32的負極透過另一短的導電片35連接，該短的導電片35提供總的正輸出作為電池部件的正極，如圖5b中所示。這兩個短的導電片35一起提供與單個電池單元32電壓相同但容量/電流是單個電池單元32的四倍的輸出。這是因為四個電池單元32透過短的導電片35並聯連接。

對於透過長的導電片34連接的八個電池單元32來說，八個電池單元32的正極透過長的導電片34連接，該長的導電片34提供總的負輸出作為電池部件的負極，如圖5a中所示。同樣地，這八個電池單元32的負極透過另一長的導電片34連接，該長的導電片34提供總的正輸出作為電池部件的正極，如圖5b中所示。這兩個長的導電片34一起提供電壓是單個電池單元32的兩倍而容量/電流是單個電池單元32的四倍的輸出。這是因為在這八個電池單元32中，每四個並聯連接且兩個四電池單元部件串聯連接。之後所有長的導電片34和短的導電片35的輸出以某種方式連接以提供電池模組的整體輸出。

圖6至圖8顯示了自行車的三種不同實施方式，其中配置有不同數量的動力車輪。圖1至圖5b中所描述的動力車輪的實施方式可適用於圖7和圖8中所示的自行車。在圖6中，僅有一個動力車輪150，其安裝在自行車上作為前輪。後輪為傳統的非自推進車輪152。動力車輪150透過如上所述的鈎狀墊圈和輪軸安裝到自行車車架的前叉155。電線131將動力車輪150的控制器連接到靠近自行車車把手142安裝的顯示面板136。

在圖7中，也只有一個動力車輪250，但是其安裝在自行車上作為後輪。前輪為傳統的非自推進車輪252。動力車輪250透過如上所述的鈎狀墊圈和輪軸安裝到自行車車架的後下叉156。電線231將動力車輪250的控制器連接到靠近自行車車把手242安裝的顯示面板236。

在圖8中，有兩個動力車輪350安裝在自行車的前側和後側。因此，有兩組電線331將這兩個動力車輪350連接到共同的顯示面板336和車把手342。

現在介紹上文所描述的動力車輪的操作。在操作過程中，騎行者能夠選擇腳踏自行車和/或起動動力車輪以推進自行車。在僅前側（例如圖6中所示）一個動力車輪的情况下，因為腳踏板和鏈條系統僅為傳統的非自推進後輪工作，所以腳踏板和鏈條系統與動力車輪完全分離。騎行者可以選擇腳踏自行車、利用前動力車輪、或者二者同時利用。

在僅後側（例如圖7中所示）一個動力車輪的情况下，腳踏板和鏈條系統能夠驅動後動力車輪。騎行者可以選擇腳踏自行車或利用前動力車輪，但是二者不能同時使用。當騎行者不腳踏自行車而是使用動力車輪的電動推進時，電機産生旋轉驅動力，之後該旋轉驅動力透過齒輪减速模組轉換成具有低速但高扭矩的輸出動力。輸出動力之後傳遞到單向離合器。由於在此情况（車輪輪轂空轉）下單向離合器的輸出承載架旋轉得比車輪輪轂快，所以單向離合器能夠傳遞驅動力，車輪輪轂以及動力車輪透過電機驅動旋轉。當騎行者腳踏自行車而不使用動力車輪的推進功能時，如上所述的單向離合器不會使動力車輪輪轂旋轉，自行車此時僅如沒有動力車輪的傳統自行車一般使用。但是，由於動力車輪的存在，不能同時利用腳踏動力和電機輸出動力來驅動動力車輪。

當如圖8中所示的情况自行車的兩個車輪都是動力車輪時，前輪是獨立的且能夠與後輪分別控制。後輪以與圖7中類似的方式使用。

在使用自行車動力車輪的過程中，騎行者看著上文所描述的顯示面板以獲得自行車/動力車輪的操作狀態和其他重要信息，包括自行車車速、里程信息、剩餘電池壽命、扭矩等。當騎行者想要控制動力車輪例如起動/停止動力車輪時，他或她可以使用安裝在車把手上的可旋轉按鈕。可旋轉按鈕在動作時透過電線向動力車輪中的控制器發出控制信號，從而能夠控制動力車輪。

對本發明的示例性實施方式進行了充分地描述。儘管描述涉及特定的實施方式，但是本領域技術人員很清楚，本發明可以以這些具體細節的變化來實踐。因此本發明不應僅限於此處所闡述的實施方式。

儘管在附圖和前述說明書中對本發明進行了詳細的圖示和描述，這些應被視為對特徵的說明而非限制，應當理解的，僅對示例性的實施方式進行了顯示和描述，而不是以任何方式限制本發明的範圍。應該意識到，這裡所描述的任何特徵可用於任何實施方式。圖示的實施方式互不排斥或者不排斥這裡未闡述的其它實施方式。因此，本發明還提供包括上文所描述的一個或多個圖示實施方式的組合的實施方式。在不脫離本發明精神和範圍的前提下可以對本發明進行如這裡所闡述的修改和變化，因此，所附的申請專利範圍指出了這些僅應被施加的限制。

例如，如圖1至圖8中所描述和圖示的動力車輪製成標準的自行車車輪尺寸。但是，應當清楚，對於其他類型的車輛，根據本發明的動力車輪也能夠製成其它尺寸，例如（當沿徑向看時）具有不同的半徑和寬度。特別地，動力車輪輪轂的外殼能夠設計成具有更大的半徑和/或寬度，從而為容納電池單元提供更大或更小的內部空間。

另外，如圖3至圖5b中所示的電池單元布置成垂直於動力車輪的徑向。換句話說，電池單元以其縱向平行於電機軸的中心軸線的方式配置。但是，在其他變化中，電池單元可以以不同的方式固定，例如電池單元可以以放射狀模式對齊，每個電池單元沿動力車輪的徑向放置。

在本發明的變化中，上面安裝有動力車輪的自行車不具有用於利用腳踏力驅動車輪的鏈輪齒和鏈條系統。而是發電機連結到腳踏板，從而騎行者的腳踏動作可使發電機産生電力。之後電力傳遞到電池模組用於對電池模組進行再充電。同時，腳踏板連接到傳感器，該傳感器能夠根據腳踏板的力、速度、扭矩等産生控制命令給動力車輪控制器。之後可以根據由騎行者的腳踏動作産生的命令來控制動力車輪。

在上文所描述的優選實施方式中，動力車輪安裝在自行車上。無疑地，動力車輪也可以用於其他類型的車輛，以實現自推進，例如單輪車、自行車、三輪車或四輪車輛。

在一種變化中，從動力車輪輪轂的控制器延伸的電線也可以用於提供電流以對動力車輪中的電池模組進行再充電。在此情况下，將具有多個電線，其中一部分用作電力傳輸，其它用作傳送信號。

在另一變化中，靠近自行車車把手安裝的顯示面板可以與具有按鈕或按鍵以控制動力車輪的控制面板集成在一起。當利用集成的顯示和控制面板時，可旋轉的按鈕或其他單獨的控制機構可以省略。

在上述圖4至圖5b所示的實施方式中，四個電池單元透過短的導電片連接，八個電池單元透過長的導電片連接。但是本領域技術人員應當認識到其它類型的電池連接和組合也是可以的，例如可以將更多或更少的電池單元連接成組，並聯/串聯連接可以根據實際需要配置以提供具有所需電壓/電流的電池模組的總輸出。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。

1‧‧‧輪胎
2‧‧‧輪圈
3‧‧‧車輪輪轂
4‧‧‧輻條
5‧‧‧外殼主體
6‧‧‧第一蓋
7‧‧‧第二蓋
8‧‧‧第一軸承
9‧‧‧軸承
10‧‧‧輪軸
11‧‧‧電機
12‧‧‧軸
13‧‧‧齒輪
14、15‧‧‧軸承
16‧‧‧第一電機蓋
17‧‧‧第二電機蓋
18‧‧‧鈎狀墊圈
19‧‧‧行星齒輪
20‧‧‧環形齒輪
22‧‧‧承載架
23‧‧‧螺釘
24‧‧‧連接法蘭
25、27‧‧‧螺栓
28‧‧‧控制器
29‧‧‧平鍵
30‧‧‧鏈輪齒
31‧‧‧電線
32‧‧‧電池單元
33‧‧‧電池支撑
34、35‧‧‧導電片
40‧‧‧轉子
42‧‧‧定子
43‧‧‧中心軸線
50‧‧‧動力車輪
53‧‧‧端部
54‧‧‧開口
131、231、331‧‧‧電線
136‧‧‧顯示面板
142‧‧‧自行車車把手
150‧‧‧動力車輪
152‧‧‧車輪
155‧‧‧前叉
156‧‧‧後下叉
236、336‧‧‧顯示面板
250、350‧‧‧動力車輪
252‧‧‧非自推進車輪
342‧‧‧車把手

本發明的上述及進一步的特徵將透過下面結合附圖的僅以示例方式提供的優選實施方式的描述而明瞭：圖1是根據本發明一種實施方式的動力車輪的主視圖。圖2是圖1中的動力車輪的側剖視圖。圖3是圖2的動力車輪中的動力車輪輪轂的側剖視圖。圖4是沿圖3中A-A線截取的動力車輪中的動力車輪輪轂的另一剖視圖。圖5a顯示了根據本發明一種實施方式的動力車輪中各個電池單元之間的連接，其形成了多個電池部件，每個電池部件均具有負極。圖5b顯示了圖5a的動力車輪中各個電池單元之間的連接，其形成了多個電池部件，每個電池部件均具有正極。圖6顯示了根據本發明一種實施方式的自行車，該自行車具有安裝為前輪的動力車輪並且動力車輪透過電線連接到顯示面板。圖7顯示了根據本發明另一種實施方式的自行車，該自行車具有安裝為後輪的動力車輪並且動力車輪透過電線連接到顯示面板。圖8顯示了根據本發明又一種實施方式的自行車，該自行車安裝有兩個動力車輪並且動力車輪透過電線連接到顯示面板。在附圖中，相似的附圖標記在這裡所描述的幾個實施方式中指示相似的部件。

5‧‧‧外殼主體

6‧‧‧第一蓋

7‧‧‧第二蓋

8‧‧‧第一軸承

9‧‧‧軸承

10‧‧‧輪軸

11‧‧‧電機

12‧‧‧軸

13‧‧‧齒輪

14、15‧‧‧軸承

16‧‧‧第一電機蓋

17‧‧‧第二電機蓋

18‧‧‧鈎狀墊圈

19‧‧‧行星齒輪

20‧‧‧環形齒輪

22‧‧‧承載架

23‧‧‧螺釘

24‧‧‧連接法蘭

25、27‧‧‧螺栓

28‧‧‧控制器

29‧‧‧平鍵

30‧‧‧鏈輪齒

31‧‧‧電線

32‧‧‧電池單元

33‧‧‧電池支撐

40‧‧‧轉子

42‧‧‧定子

43‧‧‧中心軸線

50‧‧‧動力車輪

53‧‧‧端部

54‧‧‧開口

Claims

一種車輪輪轂，該車輪輪轂能夠連接到一車輪的一輪軸，以使該該車輪輪轂能夠圍繞該輪軸旋轉，該車輪輪轂包括： a）一適於可旋轉地支撐在該輪軸上的外殼； b）一包括一定子和一轉子的電機，該定子適於固定地連接到該輪軸，該轉子透過一傳動機構連接到該外殼；以及 c）一電池模組；其中，該電池模組和該電機均位於該外殼裡面，該電池模組置於該電機外面。
如申請專利範圍第1項所述的車輪輪轂，其中該電機的該轉子和該定子布置成當該車輪輪轂支撑在該輪軸上時與該輪軸圍繞中心軸線同軸，位於該外殼的內部空間中的該電池模組從該中心軸線沿徑向位於該轉子和該定子的外面。
如申請專利範圍第2項所述的車輪輪轂，其中該內部空間為圓形狀。
如申請專利範圍第2項所述的車輪輪轂，其中該電池模組更包括在該內部空間中均勻分布的多個電池單元。
如申請專利範圍第4項所述的車輪輪轂，其中各該電池單元均為縱向形狀，至少一部分電池單元以其縱向平行於該中心軸線的方式配置。
如申請專利範圍第4項所述的車輪輪轂，其中該電池模組包括沿徑向彼此堆疊的兩排或更多排電池單元。
如申請專利範圍第4項所述的車輪輪轂，其中兩個或更多個電池單元透過一個或更多個導電片電性連接在一起。
如申請專利範圍第1項所述的車輪輪轂，其中該電池模組固定地連接到該電機的殼體，從而該電池模組不能相對於該輪軸旋轉。
如申請專利範圍第1項所述的車輪輪轂，其中該傳動機構更包括一齒輪减速模組。
如申請專利範圍第9項所述的車輪輪轂，其中該齒輪减速模組為行星齒輪系統，該行星齒輪系統的輸入端連接到該電機的輸出軸，該行星齒輪系統的輸出端連接到該外殼。
如申請專利範圍第1項所述的車輪輪轂，其中該傳動機構更包括單向離合器，該單向離合器的輸入端連接到該電機的輸出軸，該單向離合器的輸出端連接到該外殼。
如申請專利範圍第11項所述的車輪輪轂，其中該單向離合器更包括飛輪。
如申請專利範圍第1項所述的車輪輪轂，更包括容納在該外殼內並連接到該電機的一控制器，該控制器還適於連接到外部設備。
如申請專利範圍第1項所述的車輪輪轂，更包括固定地連接到該外殼的一鏈輪齒，該鏈輪齒適於連接到外部鏈條並由一外部鏈條驅動。
一種動力車輪，該動力車輪適於連接到一車輛車架，該動力車輪包括： a）一輪軸，該輪軸用於將該動力車輪連接到該車輛車架； b）一車輪輪轂，該車輪輪轂連接到該輪軸，以使該車輪輪轂能夠圍繞該輪軸旋轉，該車輪輪轂包括： ⅰ）一適於可旋轉地支撑在該輪軸上的外殼； ⅱ）一包括一定子和一轉子的電機，該定子適於固定地連接到該輪軸，該轉子透過一傳動機構連接到該外殼；以及 ⅲ）一電池模組；其中，該電池模組和該電機均位於該外殼裡面；該電池模組置於該電機外面；以及 c）一輪圈，該輪圈固定地連接到該車輪輪轂的該外殼。
如申請專利範圍第14項所述的動力車輪，更包括多個輻條，該車輪輪轂的該外殼透過該些輻條連接到該輪圈。
一種自行車，包括一車架和可旋轉地連接到該車架的至少一個動力車輪，該動力車輪包括： a）一輪軸，該輪軸用於將該動力車輪連接到車輛的該車架； b）一車輪輪轂，該車輪輪轂連接到該輪軸，以使該車輪輪轂能夠圍繞該輪軸旋轉，該車輪輪轂包括： ⅰ）一適於可旋轉地支撑在該輪軸上的外殼； ⅱ）一包括一定子和一轉子的電機，該定子適於固定地連接到該輪軸；該轉子透過一傳動機構連接到該外殼；以及 ⅲ）一電池模組；其中，該電池模組和該電機均位於該外殼裡面，該電池模組置於該電機外面；以及 c）一輪圈，該輪圈固定地連接到該車輪輪轂的該外殼。
如申請專利範圍第17項所述的自行車，更包括連接到該車架的一車把手以及安裝在該車把手上的一顯示面板，該動力車輪更包括容納在該外殼內並連接到該電機的一控制器，該控制器進一步電性連接到該顯示面板。
如申請專利範圍第18項所述的自行車，其中該控制器透過一電線連接到該顯示面板。
如申請專利範圍第18項所述的自行車，其中該控制器透過一無線通信設備連接到該顯示面板。